构建分子基材料新方式——2025年诺贝尔化学奖浅谈

doi:10.12461/PKU.DXHX202511097

大学化学 >> 2025, Vol. 40 >> Issue (12): 70-77.doi: 10.12461/PKU.DXHX202511097

构建分子基材料新方式——2025年诺贝尔化学奖浅谈

季者, 蓝光旭, 李江南, 杨四海

北京分子科学国家研究中心, 北京大学化学与分子工程学院, 北京 100871

收稿日期:2025-11-14 录用日期:2025-11-20 发布日期:2025-12-27
通讯作者: 季者, 蓝光旭, 李江南, 杨四海 E-mail:jizhe@pku.edu.cn;guangxulan@pku.edu.cn;jiangnan.li@pku.edu.cn;sihai.yang@pku.edu.cn Zhe Ji, Guangxu Lan, Jiangnan Li, Sihai Yang
基金资助:
上海交通大学医学院课程建设基金项目(BJ13000180095)

A New Protocol to Construct Molecular Materials: A Brief Introduction on the 2025 Nobel Prize in Chemistry

Zhe Ji, Guangxu Lan, Jiangnan Li, Sihai Yang

Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, Beijing 100871, China

Received:2025-11-14 Accepted:2025-11-20 Published:2025-12-27
Contact: Zhe Ji, Guangxu Lan, Jiangnan Li, Sihai Yang E-mail:jizhe@pku.edu.cn;guangxulan@pku.edu.cn;jiangnan.li@pku.edu.cn;sihai.yang@pku.edu.cn

摘要/Abstract

摘要： 2025年诺贝尔化学奖授予了三位无机化学家——Susumu Kitagawa、Richard Robson和Omar M. Yaghi，以表彰他们在创制金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks，MOFs)这一类全新材料的卓越贡献。MOFs通过配位键将金属节点与有机配体精准组装，形成了一类具有极高比表面积、永久孔隙和可周期性安插化学基团的晶态材料，在气体储存、分离与催化等领域展现出巨大潜力。本文回顾了MOFs从概念萌芽到材料成熟的历程，阐释了其关键结构特征与合成哲学，并简要介绍了我国科学家对该领域发展的奠基性贡献。

关键词: 金属-有机框架, 配位化学, 晶体工程, 多孔材料, 气体吸附

Abstract: The 2025 Nobel Prize in Chemistry was awarded to three notable inorganic chemists—Susumu Kitagawa, Richard Robson, and Omar M. Yaghi—in recognition of their groundbreaking contributions to the establishment of Metal-Organic Frameworks (MOFs). MOFs are crystalline materials constructed by the precise assembly of metal nodes and organic ligands via coordination bonds, resulting in frameworks with exceptionally high specific surface areas, permanent porosity and ability to insert functional groups in a periodic manner. This unique architecture endows them with tremendous potential for applications in gas storage, separation and catalysis. This article reviews the development of MOFs from conceptual inception to material maturity, elucidates their key structural features and underlying synthetic philosophy, and briefly highlights the foundational contributions of Chinese scientists to this field.

Key words: MOFs, Coordination chemistry, Crystal engineering, Porous materials, Gas sorption

季者, 蓝光旭, 李江南, 杨四海. 构建分子基材料新方式——2025年诺贝尔化学奖浅谈[J]. 大学化学, 2025, 40(12): 70-77.

Zhe Ji, Guangxu Lan, Jiangnan Li, Sihai Yang. A New Protocol to Construct Molecular Materials: A Brief Introduction on the 2025 Nobel Prize in Chemistry[J]. University Chemistry, 2025, 40(12): 70-77.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.12461/PKU.DXHX202511097

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2025/V40/I12/70

参考文献

[1] Hoskins, B. F.; Robson, R. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 5962.
[2] Hoskins, B. F.; Robson, R. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 1546.
[3] Kondo, M.; Yoshitomi, T.; Matsuzaka, H.; Kitagawa, S.; Seki, K. Angew. Chem. Int. Ed. 1997, 36, 1725.
[4] Li, H.; Eddaoudi, M.; Groy, T. L.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8571.
[5] Yaghi, O. M.; Li, G.; Li, H. Nature 1995, 378, 703.
[6] 游效曾. 配位化合物的结构与性质. 北京: 科学出版社, 1992.
[7] 游效曾. 分子材料: 光电功能化合物. 上海: 上海科学技术出版社, 2001.
[8] Tian, Y.; Cai, C.; Ji, Y.; You, X.; Peng, S.; Lee, G. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 1384.
[9] Xiong, R.; Xue, X.; Zhao, H.; You, X.; Abrahams, B.; Xue, Z. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 3800.
[10] Yao, T.; Zuo, J.; You, X.; Huang, X. Polyhedron 1995, 14, 1487.
[11] You, X.; Duan, C. Chem. Mater. 1997, 9, 2687.
[12] Song, X.; Muddassir, M.; Chen, Y.; Wang, H.; Song, Y.; You, X. Dalton Trans. 2013, 42, 1116.
[13] Hong, M.; Lei, X.; Huang, Z.; Kang, B.; Jiang, F.; Liu, H. Chin. Sci. Bul. 1993, 38, 912.
[14] Hong, M.; Su, W.; Cao, R.; Zhang, W.; Lu, J. Inorg. Chem. 1999, 38, 600.
[15] Su, W.; Cao, R.; Hong, M.; Chen, J.; Lu, J. Chem. Commun. 1998, 1389.
[16] Su, W.; Hong, M.; Weng, J.; Cao, R.; Lu, S. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 2911.
[17] Hong, M.; Zhao, Y.; Su, W.; Cao, R.; Fujita, M.; Zhou, Z.; Chan, A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4819.
[18] Hong, M.; Zhao, Y.; Su, W.; Cao, R.; Fujita, M.; Zhou, Z.; Chan, A. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 2468.
[19] Liang, Y.; Cao, R.; Su, W.; Hong, M.; Zhang, W. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3304.
[20] Chen, X.; Aubin, S. M. J.; Wu, Y.; Yang, Y.; Mak, T. C.W.; Hendrickson, D. N. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 9600.
[21] Tong, M.; Chen, X.; Ye, B.; Ji, L. Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 2237.
[22] Zhang, X.; Tong, M.; Chen, X. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 1029.
[23] Zheng, S.; Zhang, J.; Wong, W.; Chen, X. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6882.
[24] Huang, X.; Lin, Y.; Zhang, J.; Chen, X. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 1557.
[25] Zhang, J.; Zhou, H.; Zhou, D.; Mo, Z.; Lin, R.; Liao, P.; He, C.; Zhang, W.; Chen, X. Adv. Mater. 2018, 30, 174350.
[26] Ma, B.; Zhang, D.; Gao, S.; Jin, T.; Yan, C.; Xu, G. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3644.
[27] Jiang, S.; Wang, B.; Su, G.; Wang, Z.; Gao, S. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 7448.
[28] Liu, J.; Chen, Y.; Liu, J.; Vieru, V.; Jia, J.; Chibotaru, F.; Lan, Y.; Wernsdorfer, W.; Gao, S. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 5441.
[29] Weng, D.; Wang, Z.; Gao, S. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3157.
[30] Xu, G.; Zhang, W.; Ma, X.; Chen, Y.; Zhang, L.; Cai, H.; Wang, Z.; Xiong, R.; Gao, S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14948.
[31] Liu, B.; Shang, R.; Hu, K.; Wang, Z.; Gao, S. Inorg. Chem. 2012, 51, 13363.
[32] Bu, X.; Chen, W.; Lu, S.; Zhang, R.; Liao, D.; Bu, W.; Shionoya, M.; Brisse, F.; Ribas, J. Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 3201.
[33] Bu, X.; Tong, M.; Chang, H.; Kitagawa, S.; Batten, S. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 192.
[34] Tian, D.; Chen, Q.; Li, Y.; Zhang, Y.; Chang, Z.; Bu, X. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 837.

构建分子基材料新方式——2025年诺贝尔化学奖浅谈

A New Protocol to Construct Molecular Materials: A Brief Introduction on the 2025 Nobel Prize in Chemistry

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0

[1]	康晓敏, 焦传宝. 金属有机框架材料在CO₂催化转化中的应用——落实“双碳”行动，建设美丽中国[J]. 大学化学, 2026, 41(2): 208 -217 .
[2]	梁丞天, 郑博源, 方宁. 第38届中国化学奥林匹克(初赛)配位化学试题解析[J]. 大学化学, 2025, 40(8): 394 -400 .
[3]	方雪明, 陈雷奇, 王宪营, 丁冬冬, 南子昂, 张仕林, 林丽榕, 章慧. 手性配位立体化学的创始、传承和发展[J]. 大学化学, 2025, 40(1): 234 -246 .
[4]	张可微扬, 范梓涵, 肖力源, 龙海涛, 敬静. 揭秘晶体场理论——镍大环配合物的制备、表征与性能测定[J]. 大学化学, 2024, 39(5): 163 -171 .
[5]	李明, 李昭胤, 刘梦竹, 罗邵响. 沉淀草木之美——媒染背后的配位化学[J]. 大学化学, 2024, 39(5): 258 -265 .
[6]	吴佳睿, 吴庚辛, 王艳, 杨英威. 基于斜塔芳烃的晶体工程研究[J]. 大学化学, 2024, 39(3): 58 -62 .
[7]	童金, 于澍燕. 超分子手性晶体工程学[J]. 大学化学, 2024, 39(3): 86 -93 .
[8]	翟全国, 张鹏, 袁文玉, 王颖, 李淑妮, 胡满成, 高胜利. 无机化学中“配位化学基础”教学内容的重构探讨[J]. 大学化学, 2024, 39(11): 117 -130 .
[9]	杨雪苹, 张思贤, 赵旭芃, 沙贝. 金属有机框架材料MOF-5的合成及其染料吸附性能测试[J]. 大学化学, 2023, 38(8): 156 -163 .
[10]	谢周令, 张茹, 王琴, 廖晨钟. 融入结构可视化与创新药物案例的配位化学教学[J]. 大学化学, 2023, 38(12): 38 -44 .
[11]	刘银怡, 苏紫珊, 陈碧娴, 邓欣, 唐舒如, 林淑满, 谢浩源, 柳晓俊, 刘文婷, 许伟钦. 微乳液法调控纳米Cu-MOF形貌的实验教学案例[J]. 大学化学, 2022, 37(7): 2110071 - .
[12]	杨艳华, 王宝玲, 李艳妮, 董春燕, 薛雅新. 无机化学课程思政探索——以“配位化学基础”中部分内容的教学设计为例[J]. 大学化学, 2021, 36(3): 2011024 - .
[13]	杨祥, 韩爱娟, 刘军枫. 笑傲江湖之金属有机骨架材料[J]. 大学化学, 2021, 36(10): 2107086 - .
[14]	章文伟, 吕炜, 黄伟. 充分利用优质网络资源和教学立方平台，助力配位化学线上教学[J]. 大学化学, 2020, 35(5): 209 -216 .
[15]	贾顺涵, 邱晓航. “无中生有”的化学[J]. 大学化学, 2020, 35(11): 150 -154 .